成果報告書詳細
管理番号20120000000587
タイトル*平成22年度中間年報 最先端PG(Mega-ton Water System) 高効率・大型分離膜エレメント・モジュール「高性能大型UF膜モジュールの開発」(H22~H23)
公開日2012/9/22
報告書年度2010 - 2010
委託先名ダイセン・メンブレン・システムズ株式会社
プロジェクト番号P09025
部署名環境部
和文要約和文要約等以下本編抜粋:
1. 研究開発の内容及び成果等
(1)高性能UF膜の開発
・ 最適膜素材の探索
造水量100m3/日規模の海水淡水化施設を実現するためには、海水を淡水化する逆浸透(RO)膜の膜エレメント・モジュールを高効率かつ大型化すると同時に、RO膜の前処理として用いる限外ろ過(UF)膜においても同様の革新的研究が必要である。本研究開発では、高性能UF膜の開発として、まず膜ろ過性能の著しい低下をもたらす膜ファウリングを低減させることを目的として膜素材の最適化を試みた。同時に、その膜素材を用いた製膜条件の検討により、最適な膜構造や実用物性を得ることを試みた。
膜素材としては、セルロース系素材と非セルロース系素材を検討し、両者の性能を比較した。平成22年度では、特に非セルロース系素材において低ファウリングの可能性を探索した。一般に、低ファウリングのためには親水性素材が好ましいため、非セルロース系ポリマーを変性し、実用性を考慮して親疎水性の異なる種々の膜を作製した。また、膜表面電位を制御してファウリング抑制を行うため、表面電位が異なる種々の膜も作成した。膜表面電位測定にあたっては最適なΖ電位測定装置を選定・導入した。非セルロース系ポリマーの変性度を高めることでΖ電位を未変性膜よりも高めることができ、セルロース系素材とほぼ同等のΖ電位を変性膜に発現させることができた。変性させた非セルロース系ポリマーを用いて中空糸化を行うため、ラボスケールのポリマー合成からパイロットスケールへスケールアップ検討を行った。合成した変性ポリマーを用いてUFレベルの孔径を有する中空糸膜を作製するために紡糸時における原液ドープ組成、内部凝固液組成及び温度条件を最適化した。
英文要約Mega-ton Water System Project for Joint Implementation etc. Development of Highly Effective and Large Membrane Module; Development of Highly Efficient and Large Ultrafiltration Membrane Module (FY2010-FY2011) FY2010 Annual Report 1) Development of High Effective UF Membrane In order to achieve the mega-ton scale desalination more effectively by the highly efficient reverse osmosis (RO) membrane module, the pretreatment of the RO by using the highly efficient ultrafiltration (UF) membrane is significantly important. In this study, we investigated the various UF membranes of both cellulosic and non-cellulosic materials that have less fouling of the membranes. To obtain the less fouling materials, it should be necessary to optimize the membrane characteristics, such as hydrophilicity, surface charge (zeta potential) and roughness of the membrane etc. With the non-cellulosic materials we modified them chemically and varied both hydrophilicity and zeta potential of the membrane materials. We also varied the hydrophilicity and the zeta potential of the membrane by means of the fabrication of the membrane, such as the kind of the additives and the amount of the additives into the polymer solutions for the membrane fabrication. With the modified non-cellulosic polymer we fabricated the hollow fiber membranes with various performances. The UF fluxes with various membrane materials were compared for the filtration with the bench scale testing bed using river water as feed water. The crossflow filtration was conducted with the hollow fiber membrane modules in the lumen side pressure driven method. The fluxes for the modified non-cellulosic membrane were almost twice as high as the no modified one. The modified non-cellulosic membrane still needs to be improved for the commercial use. We will continue to investigate the less fouling materials in the next year project. For the control of the feed water quality of the seawater reverse osmosis (SWRO) treatment, we also develop the extremely low molecular weight cut-off (MWCO) UF membrane. We examined the performances of hollow fiber membranes with various membrane materials. As the results, we obtained the better performance (high flux and high rejection of low molecule solute) when we adjust the zeta potential of the membrane by selecting the proper additives. 2) Development of Large UF Membrane Module In order to reduce the cost of the treated water in mega-ton SWRO system, it is necessary to utilize the large UF membrane module for pretreatment as well as the large RO module for desalination. For the design of the large UF module, feasibility study was carried out in the module size range of the diameter from 12 to 16 inches and the length from 1 to 2 m in consideration of fluidity, productivity and the practical property. As a result of the examination, we determined the module diameter of 12 inches, the length of 1.5 m and the membrane area of 70 to 100 m2 from the viewpoint that minimize the cost of the module. For the design of the module structure, the simulation of the module strength was also carried out using various materials and its dimensions.

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